關于機械加工表面質(zhì)量論述分析

秦素玲

摘 要：零件為機械設備正常運行的基礎，其加工效果決定了設備整體運行穩(wěn)定與安全性。零件裝配后往往需要高速、高壓、高溫下運行，受到的各因素影響大，如果加工不合格，很容易出現(xiàn)質(zhì)量缺陷，造成設備無法正常運行。且大部分零件的失效均是從表面開始，因此在機械加工階段，需要重點做好表面質(zhì)量的控制，本文就此方面進行了簡單的討論。

關鍵詞：機械加工；表面質(zhì)量；加工技術

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.05.050

0 引言

機械設備需要由多個零部件組成，如果其中任何一個零部件失效，均會對機械設備的運行效率產(chǎn)生影響，嚴重的甚至會造成設備損壞。為提高零件運行效率，需要在機械加工階段做好管理，尤其是表面加工質(zhì)量，避免因表面失效對設備性能產(chǎn)生影響。應做好對機械加工表面質(zhì)量要求分析，了解各項影響因素，在此基礎上來采取措施進行優(yōu)化。

1 機械加工表面質(zhì)量分析

作為機械加工質(zhì)量的關鍵性因素，零件表面質(zhì)量一直都是機械加工需要控制的要點，而所謂的表面質(zhì)量即機械加工后零件表面層微觀幾何結構以及表層金屬材料性質(zhì)發(fā)生變化的情況。通過機械加工后的零件表面，微觀結合形狀會存在一定偏差，且其表面層物理學性能也會發(fā)生變化。因此在對機械加工表面質(zhì)量進行分析時，主要從幾何特征與物理力學性能兩方面進行分析。一方面，零件表面幾何特征。機械加工表面微觀幾何特征主要包括表面粗糙度與表面波度，其中表面粗糙度即波距小于1mm的表面微小波紋。另一方面，物理力學性能。主要包括表面層加工硬化、金相組織變化以及殘余應力等，機械零件在加工過程中，受到切削力以及熱力綜合影響，會使得零件表層技術物理力學性能與基本金屬物理力學性能相比發(fā)生一定變化。

2 機械加工表面質(zhì)量影響因素分析

2.1 表面殘余應力

在機械零件加工過程中，會始終伴隨著冷塑性變形、熱塑性變形以及金相組織變化等作用，在完成所有加工工序后，便會在零件體積以及形狀上產(chǎn)生一定的變化，而零件表層所殘留的應力，即為殘余應力。對于應力來說，可以分為多種類型，在對其進行分析時，需要明確哪種應力造成的零件變形，例如以冷塑變形為主，則證明殘余應力為壓應力；以熱塑性變形為主，則證明殘余應力為拉應力[1]。如果零件表層的殘余應力超出其自身所能承受的最大限度，便會使得零件表面出現(xiàn)裂紋，影響零件表面質(zhì)量，降低其性能。

2.2 加工原材料與技術

原材料可以說是影響零件最終加工效果的基礎因素，如果所選加工原材料不合格，則在加工工程中無論是選擇用何種技術，均無法保證零件機械加工表面質(zhì)量。而在選擇優(yōu)良加工原材料的基礎上，還需要進一步選擇對應的加工技術，積極應用先進且成熟的技術，來確保零件機械加工表面質(zhì)量滿足要求。良好的技術可以在一定程度上彌補原材料的缺點，但是如果所選技術過于落后，無論是選擇用何種材料，均不能保證零件加工效果，也是影響機械加工表面質(zhì)量的重要因素[2]。

2.3 表層冷作硬化

在對機械零件進行加工時，切削力作用會產(chǎn)生一定的塑性變形，導致零件表面產(chǎn)生扭曲變形，而影響零件加工表面質(zhì)量。同時，零件表層晶粒間會發(fā)生剪切滑動，且晶粒會被拉長或者纖維化，情況嚴重的甚至會發(fā)生破碎，而造成零件表層硬度提高，使得而金屬變形阻力增大，并會在一定程度上改變零件物理性質(zhì)，無法保證零件表面質(zhì)量。

3 機械加工表面質(zhì)量控制措施

3.1 合理選擇原材料

任何零件的加工制造，均需要以質(zhì)量與性能優(yōu)良的原材料作為基礎，確保其塑性與金相組織滿足加工要求，降低對零件機械加工表面質(zhì)量的影響。對于低碳與低合金鋼材料，需要在正式加工前，對其進行“正火處理”，來降低材料自身塑性，減輕其對加工效果的影響[3]。另外，對于不同的材料其金相組織存在一定的差異性，對零件加工質(zhì)量要求也各不相同，在加工前需要全面了解其組織狀態(tài)與晶粒分布特點，以此為基礎來選擇相應的加工技術，爭取提高零件表面質(zhì)量。

3.2 提高加工技術效率

零件機械加工技術主要可以分為兩大類，一類是精密、超精密與光整加工，另一類則是滾壓、擠孔與金剛石壓光冷壓型加工。加工前要配合零件原材料來選擇合適的加工技術，并嚴格按照技術規(guī)范進行操作，提高加工效果。在選擇第一類技術加工時，要控制好徑向進給量，盡量使其保持在一個較小的程度，而砂輪工作速度則盡量提高，并控制零件速度在較低范圍。砂輪要盡量選擇細粒砂輪，并提前對其表面進行處理，使其保持在良好的運行狀態(tài)。其中，要重點做好切削與磨削工藝控制，選擇合適的加工工具，一般刀尖圓弧半徑越大，副偏角越小的刀具，加工后零件表面粗糙度越低。

3.3 表面殘余應力控制

零件表面存在的殘余應力會造成零件表面出現(xiàn)裂紋，以提高零件加工表面質(zhì)量為目的，必須要做好此項因素的控制。一般可以適當?shù)奶岣咔邢魉俣?、減小刃口圓弧半徑以及增大刀具前角等方式來降低表面殘余應力。另外，還可以通過控制零件塑性變形程度，以及加工溫度等措施，來降低零件表面殘余應力。

4 結束語

表面質(zhì)量是衡量零件機械加工效果的重要因素，且零件失效時，往往會從表面開始，如果表面質(zhì)量不合格，勢必會對機械設備產(chǎn)生較大的影響。因此需要做好影響機械加工表面質(zhì)量各因素的分析，有針對性的采取措施進行優(yōu)化。

參考文獻：

[1]吳孟寶.影響機械加工零件表面質(zhì)量的因素分析及對策[J].大眾科技，2008（11）：145-146.

[2]王永亮.機械加工表面質(zhì)量的影響因素分析及其控制措施[J].機電信息，2013（15）：120-121.

[3]張志剛.機械加工表面質(zhì)量優(yōu)化措施的分析[J].民營科技，2013（09）：24.